隨著全球人口老齡化問題越來越突出，銀發(fā)經(jīng)濟(jì)成為熱詞，為相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)帶來了發(fā)展機(jī)遇。其中，輪椅是老年人生活必需品，市場前景尤為廣闊，并有望成為鋁行業(yè)新的消費(fèi)增長點(diǎn)。

鋁材具有諸多優(yōu)點(diǎn)。第一，資源豐富。其儲量占地殼總質(zhì)量的8.8%以上，是儲量最大的金屬。第二，密度低。鋁是最常用的輕金屬，密度為2.7g/cm3，只有鐵的密度的34.3%，因此，在同等強(qiáng)度時，鋁合金結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量往往比鋼結(jié)構(gòu)件輕45%以上。第三，抗腐蝕性能強(qiáng)，能保持亮麗的白色。第四，表面處理性能良好，能被“涂”上各種各樣的色彩。第五，鋁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)不需要維護(hù)，不像鋼結(jié)構(gòu)那樣，每隔幾年就得維護(hù)一次。第六，鋁材料具有極強(qiáng)的可回收性，除極少量的機(jī)械性損耗外，幾乎沒有化學(xué)性損失，而且其回收再生總能耗僅相當(dāng)于原鋁提取總能耗的約5%，有利于推動可持續(xù)發(fā)展。

因此，在制造老人輪椅時，除齒輪等必須使用鋼材料以及車圈、坐墊和靠背等必須使用非金屬材料的部件外，椅架等其余約70%以上的部件均可用鋁合金擠壓材制造。所謂全鋁輪椅，并不是指所有的零部件都是鋁質(zhì)的，而是指在確保輪椅完全符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并且安全、舒適的前提下，凡是可用鋁合金制造的零部件都是鋁質(zhì)的。

表1  6063型合金的化學(xué)成分（質(zhì)量%）

表2  6061型鋁合金的化學(xué)成分（質(zhì)量%）

表3  6061合金與6N61合金的性能比較

若要制造輪椅中強(qiáng)度不高的工件，宜使用6063合金制造。全世界75%以上的建筑鋁材都是采用此合金生產(chǎn)的。6063型合金是Al-Mg-Si系合金，可熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度中等，可焊性、抗蝕性、擠壓性能優(yōu)秀，淬火敏感性低，其化學(xué)性成分如表1所示。T6狀態(tài)材料的抗拉強(qiáng)度為250MPa、屈服強(qiáng)度為219MPa、伸長率為12%。6063合金只可用于制造強(qiáng)度不高的工件。

若要制造強(qiáng)度高一些的工件，則宜使用6061型合金。6061型合金為了提高強(qiáng)度，加入了約0.25%的Cu，同時，為了抵消Cu對抗蝕性的不良影響，加入了約0.2%的Cr。該種合金淬火敏感性高，擠壓后須進(jìn)行重新固溶處理，并在室溫水中淬火，才能實(shí)現(xiàn)高的強(qiáng)度，其化學(xué)成分如表2所示。6061-T6合金的典型力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度316MPa，屈服強(qiáng)度281MPa，伸長率12%。

如果設(shè)計(jì)者認(rèn)為6061合金的強(qiáng)度仍然無法滿足強(qiáng)度需求，可使用6N61合金，其生產(chǎn)工藝和價格與6061合金的相當(dāng)，但各項(xiàng)性能比6061合金略勝一籌。

如果6N61合金的性能還不能滿足設(shè)計(jì)要求，建議選用7003合金。這是一種獨(dú)特的日本合金，中國捷安特輕合金科技（昆山）有限公司不但用此合金批量生產(chǎn)各種擠壓材，還用所產(chǎn)材料制造輪椅。

7003合金可焊性良好，釬焊性能尚可，成型性能優(yōu)秀，表面處理性能優(yōu)良，可擠壓性能優(yōu)秀，能輕松地生產(chǎn)薄壁大型材。7003合金在美國鋁業(yè)協(xié)會注冊的成分（質(zhì)量%）為：Si0.30，F(xiàn)e0.35，Cu0.20，Mn0.30，Mg0.50～1.0，Cr0.20，Zn5.0～6.5，Ti0.20，Zr0.05～0.25，其他雜質(zhì)單個0.05、合計(jì)0.15。7003合金的合金化元素不多，含量也不高，因此有極好的成形加工性能，是一種用于生產(chǎn)管、棒、型材的專業(yè)合金。

7003合金室溫典型力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度360MPa，屈服強(qiáng)度325MPa，伸長率18%，布氏硬度HB=90，橫斷面收縮率72.3%。經(jīng)過表面處理后有相當(dāng)好的抗蝕性。

此外，含Sc的高強(qiáng)度鋁合金可以作為備選合金。Sc是鋁最好的晶粒細(xì)化劑。向鋁合金中添加＜0.5%的Sc，就能顯著提高鋁合金的綜合性能，特別是力學(xué)性能和抗蝕性。例如，在NaCl-HCl溶液中試驗(yàn)24個小時后，7046合金和含Sc的7046合金的蝕坑深度分別為0.082mm和0.037mm。

作者：王祝堂